对于 Gear 合约的前置知识，可以先了解这篇文章：Gear 合约大揭秘。
本文将主要说明如何使用 Rust 在 Gear 区块链网络上创建一个简单的去中心化应用程序。
我们以一个投票应用程序为例，来研究 Gear 智能合约的基础结构，以及学习如何使用程序的 Actor 模型架构，处理消息，以及与状态进行交互。
本文旨在演示在 Gear 平台上创建应用程序是如何的简单和方便。
让我们先从 Rust 开始
Rust 是一款注重安全和性能的多重编程范式的语言。它的构建考虑到了速度和效率，提供了零成本的抽象和功能特性。对于许多开发人员来说，它解决了其他底层语言(如 c 和 c++)的常见问题。
关于 Gear 为何使用 Rust，请看这篇文章：为什么 Gear 要使用 Rust？
此外，Rust 还有一个显著的优点：rust 代码可以编译为 wasm。
那么，让我们开始在你的电脑上安装 Rust 吧。
首先，打开你最喜欢的终端并运行安装程序:
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
让我们安装工具链来编译代码：
rustup toolchain add nightly rustup target add wasm32-unknown-unknown --toolchain nightly cargo install --git https://github.com/gear-tech/gear wasm-proc
一切准备就绪，是时候开始我们的第一个程序了！
创建一个 Rust 程序
让我们在 cargo 命令的帮助下创建投票应用程序项目：
cargo new voting-app --lib
看看项目结构：
voting-app/ ├── Cargo.toml └── src └── lib.rs
Cargo.toml 是 Rust 中的项目清单，它包含编译项目所需的元数据以及一些必要的依赖库：
[package] name = "voting-app" version = "0.1.0" authors = ["Gear Technologies"] edition = "2018" license = "GPL-3.0" [lib] crate-type = ["cdylib"] [dependencies] gstd = { git = "https://github.com/gear-tech/gear", features = ["debug"] } scale-info = { version = "1.0.0", default-features = false, features = ["derive"] } codec = { package = "parity-scale-codec", version = "2.0.0", default-features = false, features = ["derive"] } primitive-types = { version = "0.10.1", default-features = false, features = ["scale-info"]} [profile.release] lto = true opt-level = 's'
打开 src/lib.rs 文件，在文件的开头，导入我们所需的 Gear 库文件。再看看这个程序的基本结构^[1]^ ：
#![feature(const_btree_new)] #![no_std] // External packages (crates) and internal modules import use codec::{Decode, Encode}; use gstd::{debug, msg, prelude::*}; use scale_info::TypeInfo;
// Init function that is executed once upon contract initialization // Here is empty #[no_mangle] pub unsafe extern "C" fn init() {} // Handle function that processes the incoming message #[no_mangle] pub unsafe extern "C" fn handle() {}
它是我们的应用程序工作所必需的最小结构。init() 函数在上下文初始化期间执行一次，Handle 函数负责处理程序传入所有消息。
接下来，我们将添加一个 Voting 结构，它将包含处理程序状态的主代码。
#[derive(Clone)] pub struct State { votes_received: BTreeMap<String, i32>, } impl State { // Create a state pub const fn new() -> Self { Self { votes_received: BTreeMap::new(), } } // Add new candidate pub fn add_candidate(&mut self, candidate: String) { self.votes_received.insert(candidate, 0); } // Vote for the candidate by name. If candidate no exist add it pub fn vote_for_candidate(&mut self, name: String) { let counter = self.votes_received.entry(name).or_insert(0); *counter += 1; } } // The state itself (i.e. the variable state will be accessed through) static mut STATE: State = State::new();
我们还需要定义用于实现输入、输出通信接口的元数据结构。本文描述的方法是不同编程语言之间相互交互的二进制映射。例如，由于程序是编译成 WASM 格式的，因此它只能理解字节语言。为了简化操作，我们提前定义了数据结构，以便进一步进行编码和解码。为此，我们使用一个特殊的宏 gstd::metadata!
gstd::metadata! { title: "Voting App", handle: input: Action, state: input: StateAction, output: StateReply, }
现在让我们开始处理传入的消息。每当我们的合约接收到一个传入消息时，我们将相应地处理它。让我们来描述一下 handle ()函数:
#[derive(Debug, TypeInfo, Encode)] pub enum StateReply { All(BTreeMap<String, i32>), VotesFor(i32), } #[derive(Debug, TypeInfo, Decode)] pub enum StateAction { All, VotesFor(String), } // Handle function that processes the incoming message #[no_mangle] pub unsafe extern "C" fn handle() { let action: Action = msg::load().unwrap(); debug!("Received action: {:?}", action); match action { Action::AddCandidate(name) => { STATE.add_candidate(name.clone()); msg::reply((), 0, 0); debug!("Added new candidate: {:?}", name); } Action::VoteForCandidate(name) => { STATE.vote_for_candidate(name.clone()); msg::reply((), 0, 0); debug!("Voted for: {:?}", name); } } }
现在我们可以和我们的程序交流了。加入候选人并为其投票。剩下的就是让我们的程序，让所有的候选人或者某一个人的名字被显示出来。为此，我们将使用 meta _ state ()函数，它将立即返回状态，而不需要任何开销。
// The function that returns a part of memory with a state #[no_mangle] pub unsafe extern "C" fn meta_state() -> *mut [i32; 2] { let query: StateAction = msg::load().expect("failed to decode input argument"); let encoded = match query { StateAction::All => StateReply::All(STATE.votes_received.clone()).encode(), StateAction::VotesFor(name) => { let votes_for_candidate = STATE .votes_received .get(&name) .expect("Can't find any candidate"); StateReply::VotesFor(votes_for_candidate.clone()).encode() } }; let result = gstd::macros::util::to_wasm_ptr(&encoded[..]); core::mem::forget(encoded); result }
源文件：https://github.com/gear-tech/VotingApp
构建 Gear 程序
我们的智能合约准备好了! 现在它需要被编译并上传到 Gear 区块链。让我们开始吧！
在投票应用程序文件夹中，我们编译了我们的智能合约:
RUSTFLAGS="-C link-args=--import-memory" cargo +nightly build --release --target=wasm32-unknown-unknown wasm-proc --path ./target/wasm32-unknown-unknown/release/voting_app.wasm
我们的应用程序编译成功后，最终的目标文件在 target/wasm32-unknown-unknown/release/voting-app.opt.wasm 和 target/wasm32-unknown-unknown/release/voting-app.meta.wasm(meta.wasm 是一个用于与 javascript 程序交互的二进制接口)
需要用到的其他工具
📦 安装 Polkadot.js 扩展
下载并安装 Polkadot.js 浏览器扩展：** https://polkadot.js.org/extension/**
👛 创建账户
使用 Polkadot.js 扩展创建一个新帐户。不要忘记将助记词和密码保存在安全的地方。
✉️ 上传程序
- 跳转到** https://idea.gear-tech.io/**
- 使用 Connect 按钮连接到你的账户，允许网站访问你的 Polkadot.js 插件中的钱包。
- 使用“获取测试帐户”按钮为你的测试帐户充值。此按钮可以按几次。
- 上传程序 (.opt.wasm) 和 元数据(.meta.wasm) ，并给程序起一个有意义的名字，并将 gas 上限设置为 100,000,000。使用 Polkadot.js 插件对交易进行签名。
- 在最近上传的程序页面找到该程序并复制它的地址。
📒 增加新的候选人/投票给候选人
- 在“所有程序”部分中找到你的程序并打开消息发送表单。
- 增加一个新的候选人或者投票给现有的候选人
- 将 gas 限制设置为 300,000,000，然后单击 Send request。
📒 读取状态
- 跳转到在程序页面中读取状态
- 输入候选人名字作获得它的选票数量，或者让输入为空，查看目前所有的候选人。
在下一篇文章中，我们将会学习如何使用 gtest 库为 Gear 智能合约编写测试用例。
参考资料
[1] 程序的基本结构: https://wiki.gear-tech.io/developing-contracts/gear-program/
关于 GearFans
Gear 是波卡生态的计算组件，GearFans 是 Gear 爱好者社区。
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